液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理

【資料簡介】

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理

是一種控制閥后壓力的調(diào)節(jié)閥，其初始位置的閥芯在開啟位置，當指揮器執(zhí)行機器檢測到閥后壓力升高至設定值，自動關閉指揮器，隨即主閥開度逐漸減小，直至閥后壓力穩(wěn)定在要求的設定值。儲罐罐壁的腐蝕：包括外壁和內(nèi)壁。外壁接觸式常壓儲罐周圍的環(huán)境，一般為石化企業(yè)，工業(yè)大氣中含有有害氣體如二氧化硫、硫化氫、二氧化氮等，由于吸附、冷凝作用或雨水等原因，空氣中的水蒸氣或罐外的雨水。壁面形成水膜，水可能被酸、堿、鹽等雜質(zhì)溶解，會產(chǎn)生電解液的作用，導致金屬表面電化學腐蝕。由于電解液層相對較薄，所以外壁的電化學腐蝕相對溫和且均勻。但在罐頂凹陷處、焊縫凹陷處、保溫層易積水處、風阻環(huán)與罐壁連接處等易積水處，會形成嚴重的局部腐蝕。

《石油庫設計規(guī)范 》（GB 50074-2014）規(guī)定，當選用內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。當采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油時，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應設置氮封保護系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，但應采取氮封等安全保護措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲罐，應設置氮封系統(tǒng)，防止空氣進入儲罐。

  當儲罐出液閥開啟，放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內(nèi)氮氣壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關閉。儲罐內(nèi)壁有兩個重要的腐蝕部位，分別是底部焊縫以上0-300 mm范圍內(nèi)的罐壁和介質(zhì)液位波動（即油氣界面附近）。雜質(zhì)水在中長期沉積，地層水在灌溉時，由于排水管的中心線一般高于池壁約300毫米，所以池底總有200毫米-300毫米的水，沉積水中含有大量的氯化物、硫化物、氧氣、酸性物質(zhì)等，形成強電解質(zhì)溶液，產(chǎn)生電化學腐蝕，引起嚴重的局部腐蝕槽扎根。罐壁液位波動，由于介質(zhì)和介質(zhì)上部氣象空間氧含量不同，會形成氧濃度差電池而引起腐蝕。由于液位處干濕條件的頻繁變化，也會導致沉積物的堆積，形成亞尺度腐蝕。在進出儲罐的過程中，液位的變化和攪拌作用加速了兩種腐蝕。

當采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。如常見的甲醇、甲苯等甲B類物質(zhì)；再如可燃液體二硫化碳，自燃點、沸點及閃點均較低，具有的揮發(fā)性、易燃性和爆炸性，采用固定頂罐水封加氮封儲存比采用單純的內(nèi)浮頂罐儲存更安全可靠。

    當儲罐進液閥開啟，進料時，液面上降，氣相部份容積減小，罐內(nèi)壓力升高，當高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內(nèi)氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。氮封裝置由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內(nèi)反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH20，通過氮封裝置準確控制。

當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氯裝置壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動關閉。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理工作原理

供氮裝置結(jié)構(gòu)，將設在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導壓管引入檢測機構(gòu)（7）、介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與彈簧（8）、預緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯（6）打開，使閥前氣體經(jīng)減壓閥（5）、節(jié)流閥（4）、進入主閥執(zhí)行機構(gòu)（3）上、下膜室，打開主閥閥芯（2）、向罐內(nèi)充注氮氣；當罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯（6）、由于主閥執(zhí)行機構(gòu)中彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。

泄氮裝置工作原理

泄氮裝置結(jié)構(gòu)，該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu)（2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預設彈簧（3）預緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯（1）上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理選用說明：

    一般供氮壓力在300~800KPa左右，氮封設定壓力1KPa，泄氮壓力2KPa，呼吸閥呼氣壓力3KPa，吸氣壓力-300Pa。

    罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。

泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑相近，但工況參數(shù)不一樣，需進選型計算再定。

一般供氮閥選用ZZYVP-16B型指揮器自力式壓力調(diào)節(jié)閥，泄氮閥選用ZZVP-16K自力式微壓調(diào)節(jié)閥、呼吸閥采用阻火式。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理技術參數(shù)和性能

閥體

公稱通徑		DN25、32、40、50、65、80、100mm
公稱壓力		PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法蘭標準
閥體材料		鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti）
閥芯材料	硬密封	不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈
	軟密封
閥桿材料		不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）
流量特性		-
使用溫度

執(zhí)行器

壓力設定范圍(KPa)	0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66
膜蓋材料	A3、A4鋼板涂四氟乙烯
膜片材料	丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠

性能

設定值偏差±5%		允許泄露量
允許泄露量	標準型	IV級（符合GB/T4312-92標準）
	嚴密型	VI級（符合GB/T4312-92標準）

五、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理 額定流量系數(shù)、額定行程、性能

ZZDG供氮裝置

公稱通徑DN	25									32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	120	100
流量系數(shù)Kv	0.2	0.32	0.5	0.8	1.8	2.8	4.4	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8									10		14	20		25

ZZDX泄氮裝置

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	20	25	32	40	50	65	80	100
流量系數(shù)Kv	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8		10		14	20		25

六、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理規(guī)格用技術參數(shù)：

主要參數(shù)及主要性能指標見表一                       表一

公稱通徑DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
閥座直徑（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
額定流量系數(shù)Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
壓力調(diào)節(jié)范圍KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公稱壓力PN（MPa）	1.6
被調(diào)介質(zhì)溫度（℃）	-5～+100
流量特性	快開
調(diào)節(jié)精度（%）	≤±5
執(zhí)行機構(gòu)有效面積（cm2）	100						200		280			400
信號接口	內(nèi)螺紋M10×1.5											M16X1.5

2、壓力調(diào)節(jié)范圍見表二                                 表二

壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa）	指揮器膜室 有效面積（cm2）	執(zhí)行機構(gòu)膜室 有效面積（cm2）	使用閥門口徑（mm）
0.1～0.5	1200	100	20～32
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	200	40～50
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	400	65～100
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	600	125～150
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400

3、主要零件材料見表三                               表三

零 件 名 稱	材         料
氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)，指揮器	組合件
閥體，閥蓋	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推桿，閥桿	2Cr13，1Cr18Ni9
閥座	1Cr18Ni9Ti
閥芯（軟密封）/填料	聚四氟乙烯
膜片	橡膠夾增強滌綸織物/四氟膜片/氟橡膠膜片
彈簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

七、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理壓力調(diào)節(jié)范圍確定

    設定壓力調(diào)節(jié)范圍分段詳見規(guī)格與技術參數(shù)表，應盡量將常用壓力設定值選取在范圍的中間值附近。ZZYVP-16B帶指揮器型自力式壓力氮封閥本身是一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主閥需一定的推動壓力，即閥前壓力不得低于200KPa（表壓）。

十、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理安裝、維護、調(diào)試

1、安裝（見圖三）

    檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進行強度、密封、泄漏與精度測試。

    在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導致閥門不能正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。

    安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

    閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

    介質(zhì)流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。

    為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應設置旁路閥（見圖三）。

維護：

    清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了解其性質(zhì)，在選用相應的清洗辦法。

    閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應使用工具。

    閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

    閥桿：表面損壞，必須換新。

    壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

    易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期一般多2～3年。

    閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產(chǎn)品出廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理調(diào)試：

    所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。

一是應采用氮封的儲罐未設置氮封系統(tǒng)。

二是后期增加的氮封系統(tǒng)未經(jīng)正規(guī)設計，系統(tǒng)不能正常使用。

三是氮封系統(tǒng)壓力得不到有效管控。如進儲罐前的氮氣管線未設置自力式調(diào)節(jié)閥、無壓力表或壓力表選型過大，僅靠手動閥門控制進氣量，無法監(jiān)控氮封壓力；氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調(diào)節(jié)閥選型不合理，造成氮封壓力過高、過低，氮封系統(tǒng)不能正常使用；氮氣管線或儲罐上未設置壓力遠傳、報警，壓力得不到有效控制。

四是氮氣管線上的安全設施不足，如氮氣管線上未設置止回閥。

五是儲罐頂部未設置緊急泄放人孔(或緊急泄放閥)等保護措施。

六是因氮封壓力不穩(wěn)定或為了節(jié)約成本，將氮氣管線閥門關閉，氮封系統(tǒng)未投用等。